信息物理融合系統(tǒng)環(huán)境下軌道交通信號(hào)安全控制規(guī)劃研究*

方宇恒 徐中偉 彭 聰

（同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，201804，上海∥第一作者，碩士研究生）

現(xiàn)在無(wú)論是在城市軌道交通還是鐵路的信號(hào)控制系統(tǒng)中，都是采取集中式控制方式進(jìn)行安全控制。由于控制設(shè)備種類眾多，很多功能紛繁復(fù)雜且相互冗余重疊。當(dāng)其中一個(gè)集中控制器產(chǎn)生故障時(shí)，往往會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)具有較大影響，甚至造成大面積停運(yùn)等事故。

隨著網(wǎng)絡(luò)通信、控制工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)等技術(shù)的日益發(fā)展，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜且具有廣泛的空間分布。而分布式控制系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用已經(jīng)在逐步取代原有的傳統(tǒng)集中式控制系統(tǒng)，因?yàn)樗梢韵惺娇刂葡到y(tǒng)靈活性低、可拓展性低和魯棒性不高等劣勢(shì)［1］。

本文將分布式控制系統(tǒng)運(yùn)用于列車控制系統(tǒng)中，使整個(gè)軌道交通系統(tǒng)通過(guò)車-車節(jié)點(diǎn)、車-地面節(jié)點(diǎn)和地面節(jié)點(diǎn)之間的互相通信協(xié)同工作來(lái)完成對(duì)于列車的控制任務(wù)。整個(gè)控制過(guò)程都是分布式的，這樣可將軌道交通分布式控制系統(tǒng)的各個(gè)傳感器或控制器結(jié)合并抽象成各類節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)其拓?fù)潢P(guān)系組成網(wǎng)絡(luò)。

另外，本文進(jìn)一步提出將信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical System，以下簡(jiǎn)稱CPS）運(yùn)用到軌道交通分布式控制系統(tǒng)當(dāng)中，使整個(gè)軌道交通控制系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)相融合。利用CPS在保證行車安全、提高運(yùn)輸效率［2］的約束條件下使系統(tǒng)的靈活性、可拓展性和魯棒性等方面得到提高。

1 CPS體系結(jié)構(gòu)

CPS指信息計(jì)算和物理過(guò)程緊密結(jié)合與協(xié)作的系統(tǒng)。CPS是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息世界與物理世界聯(lián)系在一起而構(gòu)成的一種大型、異構(gòu)、分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，如圖1所示。CPS的特征為：可靠感知、實(shí)時(shí)傳輸、普適計(jì)算、精確控制、可信服務(wù)［3］。CPS在對(duì)物理環(huán)境可靠感知的基礎(chǔ)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)傳輸，利用信息世界的普適計(jì)算和信息處理能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的精確控制，為人們提供可信高效的服務(wù)。

圖1 CPS體系結(jié)構(gòu)示意圖

CPS體系結(jié)構(gòu)是CPS研究和開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。CPS強(qiáng)調(diào)計(jì)算和物理的緊密結(jié)合，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了網(wǎng)絡(luò)化。分析可知，整個(gè)CPS中最核心的任務(wù)實(shí)際上是信息處理，感知物理世界獲取信息，然后對(duì)信息進(jìn)行處理做出決策，給控制單元發(fā)送指令。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，大量的傳感器以無(wú)線通信方式自組織成網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同完成對(duì)物理環(huán)境或物理對(duì)象的監(jiān)測(cè)感知。傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)感知數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)融合處理，將得到的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施傳遞給決策控制單元；決策控制單元與執(zhí)行器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化分別實(shí)現(xiàn)協(xié)同決策與協(xié)同控制。

CPS是運(yùn)行在不同時(shí)間和空間范圍的閉環(huán)（多閉環(huán)）系統(tǒng)，而且感知、決策和控制執(zhí)行子系統(tǒng)大多不在同一位置。邏輯上緊密耦合的基本功能單元依托于擁有強(qiáng)大計(jì)算資源和數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如Internet、數(shù)據(jù)庫(kù)/知識(shí)庫(kù)服務(wù)器和其他類型數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等），構(gòu)成了CPS完整的體系結(jié)構(gòu)，使之能夠?qū)崿F(xiàn)本地或者遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)并影響物理環(huán)境。各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了CPS最為基本的骨架。因此，要想充分發(fā)揮CPS的功能，首要的任務(wù)就是不斷地開(kāi)發(fā)與完善系統(tǒng)體系。

CPS中各個(gè)單元模塊不僅僅是獨(dú)立完成的，模塊和模塊之間有信息的交流。上下級(jí)模塊之間、同級(jí)模塊之間、不同功能模塊之間，可通過(guò)不同方法實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與各種控制系統(tǒng)及傳輸網(wǎng)絡(luò)的連接。這種結(jié)構(gòu)一方面加強(qiáng)了對(duì)外界變化的敏感度，形成資源的交流；另一方面，還可以按照人的意愿對(duì)檢測(cè)到的結(jié)果進(jìn)行處理，營(yíng)造資源共同利用的氛圍。在具有計(jì)算功能的系統(tǒng)中，它的子模塊內(nèi)部具有緊密的聯(lián)系，具有不同功能的模塊經(jīng)過(guò)關(guān)聯(lián)后，使得整個(gè)CPS的性能大大提升。提高CPS性能的最為關(guān)鍵的方法就是要不斷強(qiáng)化系統(tǒng)內(nèi)部模塊的緊密聯(lián)系性。各個(gè)模塊的功能具有多樣性，而且每個(gè)模塊均可能擁有一種或多種功能，具體結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)如圖2所示。

圖2 CPS中各單元模塊關(guān)聯(lián)圖

2 軌道交通的安全控制

在軌道交通的控制系統(tǒng)中，對(duì)于列車的安全控制可分為對(duì)列車速度的安全控制和對(duì)列車方向的安全控制。對(duì)列車速度的安全控制就是對(duì)列車許可的控制，即在一定的范圍內(nèi)根據(jù)周圍情況決定列車運(yùn)行速度曲線，保障在出現(xiàn)緊急情況下可以在安全范圍內(nèi)停車。對(duì)列車方向的控制是對(duì)列車即將行進(jìn)的路徑進(jìn)行規(guī)劃。因此，對(duì)于軌道交通的安全控制可分為以下三方面來(lái)完成。

（1）基于車間通信的安全控制：很多CBTC（基于通信的列車控制）系統(tǒng)都運(yùn)用移動(dòng)授權(quán)的閉塞方法，在保障安全的前提下，利用列車間速度控制曲線的動(dòng)態(tài)規(guī)劃來(lái)提高運(yùn)營(yíng)效率。本文利用本車和相鄰列車之間的通信協(xié)同來(lái)對(duì)本車的移動(dòng)授權(quán)進(jìn)行智能規(guī)劃，以保障同一線路上前后車的安全速度并保障相鄰線路上的鄰車在占用道岔時(shí)不產(chǎn)生側(cè)面沖突。通信可采用無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)［4］。

（2）基于車地通信的安全控制：車地之間的通信可以將地面的信息告知于“車”，比如前方的限速和線路狀態(tài)等信息，“車”可以根據(jù)這些信息結(jié)合自身列車之間的速度與距離，進(jìn)一步智能規(guī)劃其動(dòng)態(tài)路徑和移動(dòng)授權(quán)。另一方面，車可以將自身的信息告知于地面節(jié)點(diǎn)，使地面設(shè)備可以得知“車”的信息（包含目的及優(yōu)先權(quán)等信息），再結(jié)合感知的周圍環(huán)境信息完成地面設(shè)備的功能，即為列車安排出安全有效的行進(jìn)路徑。

（3）基于地面設(shè)備間通信的安全控制：當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備接收到車的信息后，需要完成自身的功能。而地面設(shè)備的功能可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為對(duì)于列車方向的控制，即道岔根據(jù)自身狀態(tài)和列車信息交互協(xié)同完成對(duì)該列車的方向控制。而且，在取消集中控制設(shè)備的情況下地面設(shè)備是分布式地、共同決策、協(xié)同工作來(lái)完成控制的。在線路拓?fù)浜桶踩珜?shí)時(shí)的約束條件下，分布式地詢問(wèn)并安排出進(jìn)路，并通過(guò)列車的移動(dòng)授權(quán)來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行鎖定占用和之后的解鎖功能。

3 節(jié)點(diǎn)分層結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述CPS的特性，再將其運(yùn)用到軌道交通的信號(hào)控制系統(tǒng)中。

首先最底層為設(shè)備的自治功能層，即在沒(méi)有通信協(xié)同的控制下也能在確保安全，并完成自身功能所要求的控制任務(wù)。該層是基本功能層，自治表示其行動(dòng)上的獨(dú)立性。節(jié)點(diǎn)清晰地對(duì)待所處的環(huán)境，感知和作用于其所處的環(huán)境，能對(duì)環(huán)境發(fā)生的改變及時(shí)做出響應(yīng)。此外節(jié)點(diǎn)不僅能對(duì)所處環(huán)境做出響應(yīng)也能主動(dòng)展現(xiàn)其面向目標(biāo)的行為［5］。

其次是信息層，該層為該節(jié)點(diǎn)提供通信保障。從安全通信的角度出發(fā)，將信息打包加密成多播或單播通信包傳輸給指定節(jié)點(diǎn)的信息層，以供協(xié)同層進(jìn)行協(xié)同決策。所有節(jié)點(diǎn)都是通過(guò)該層來(lái)互相鏈接的，而且信息的實(shí)時(shí)性是保證系統(tǒng)安全的重要組成部分［6］。此外，列車節(jié)點(diǎn)之間和列車節(jié)點(diǎn)與地面節(jié)點(diǎn)之間均通過(guò)無(wú)線通信進(jìn)行傳輸，而地面節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)以太網(wǎng)鏈接。

最上層為協(xié)同層。協(xié)同層利用自治層對(duì)于本節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息的采集和信息層對(duì)其余周圍節(jié)點(diǎn)接收到的信息綜合于該層。協(xié)同層在這些信息的綜合評(píng)估下給予局部最優(yōu)解然后輸出控制命令，通過(guò)控制自治層進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。

4 具體設(shè)計(jì)

在具體設(shè)計(jì)前提出如下的先提條件：

（1）為了優(yōu)化列車運(yùn)營(yíng)效率，列車自身的移動(dòng)授權(quán)（Moving Authority，MA）設(shè)計(jì)為其從本時(shí)刻起的剎車距離DBrake再加上一定的安全防護(hù)距離DSafe，即為移動(dòng)授權(quán)距離DMA。列車的MA所覆蓋的軌道區(qū)段不可以有任何其他互斥的物體，包括施工人員、其他列車等。被MA所覆蓋的道岔需被鎖定，不可進(jìn)行搬動(dòng)。

（2）地面節(jié)點(diǎn)是在已知其上游有哪些相鄰節(jié)點(diǎn)和下游有哪些相鄰節(jié)點(diǎn)的情況下工作的，而且這些相鄰節(jié)點(diǎn)之間都是由物理軌道區(qū)間相連的。有這樣的鏈路拓?fù)潢P(guān)系就可以表達(dá)一個(gè)站場(chǎng)的物理特征，在尋找路徑時(shí)提供便利。

（3）本CPS的運(yùn)行環(huán)境是在一個(gè)物理站場(chǎng)環(huán)境下的，故本系統(tǒng)的安全控制角度都是從列車進(jìn)站和出站角度出發(fā)考慮，不考慮區(qū)間列車安全控制和其余情況。

4.1 地面間功能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

4.1.1 信號(hào)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在本CPS分布式列車控制系統(tǒng)中，信號(hào)節(jié)點(diǎn)作為車站的邊界節(jié)點(diǎn)提供移動(dòng)的列車接入到該車站CPS網(wǎng)絡(luò)的接口，為列車開(kāi)放是否可以進(jìn)入車站的信號(hào)；此外，還提供列車進(jìn)出站臺(tái)的信號(hào)。該節(jié)點(diǎn)的自治層上傳實(shí)時(shí)信號(hào)機(jī)的狀態(tài)，并執(zhí)行下發(fā)控制點(diǎn)燈命令。主要完成的控制任務(wù)有：完成進(jìn)路搜索、選岔、選排一致性檢查、鎖閉、信號(hào)開(kāi)放及保持等［7］。

信號(hào)節(jié)點(diǎn)的主要功能為進(jìn)路搜索（Searching Route，SR），進(jìn)路搜索采用多播的方式對(duì)該節(jié)點(diǎn)的下游節(jié)點(diǎn)傳輸車輛信息和目的地信息，如果到達(dá)終點(diǎn)（站臺(tái)信號(hào)機(jī)節(jié)點(diǎn)）就對(duì)該搜索的進(jìn)路進(jìn)行回溯。圖3為進(jìn)站信號(hào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行SR過(guò)程的流程圖；圖4為站臺(tái)信號(hào)節(jié)點(diǎn)和岔區(qū)的道岔節(jié)點(diǎn)進(jìn)行回溯過(guò)程的流程圖。

4.1.2 道岔節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

道岔節(jié)點(diǎn)通常位于車站CPS的岔區(qū)中，屬于中間節(jié)點(diǎn)，在地面節(jié)點(diǎn)的尋路過(guò)程中屬于傳遞的中間節(jié)點(diǎn)；同時(shí)道岔也是對(duì)列車方向控制的直接節(jié)點(diǎn)。所以在SR過(guò)程中道岔節(jié)點(diǎn)的協(xié)同工作顯得尤為重要。圖5是道岔節(jié)點(diǎn)在SR過(guò)程中的流程圖。

4.2 列車間功能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

列車節(jié)點(diǎn)在本CPS環(huán)境下的分布式列車控制系統(tǒng)中處于重要地位，列車之間通過(guò)協(xié)同控制來(lái)保證前后列車不會(huì)發(fā)生碰撞。圖6為列車節(jié)點(diǎn)的協(xié)同層功能如何防止前后列車產(chǎn)生碰撞的流程圖。

圖3 信號(hào)節(jié)點(diǎn)SR過(guò)程流程圖

圖4 信號(hào)節(jié)點(diǎn)回溯過(guò)程流程圖

圖6 列車間協(xié)同規(guī)劃MA流程圖

4.3 車地間功能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

4.3.1 道岔節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

車地間功能主要包括道岔節(jié)點(diǎn)與列車節(jié)點(diǎn)之間協(xié)同決策以保障列車在側(cè)面不沖突的情況下提高列車的通行效率。因?yàn)榱熊囋谶M(jìn)站和出站的過(guò)程中必然要經(jīng)過(guò)道岔，所以道岔是運(yùn)行路徑上的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)［8］。本文提出道岔節(jié)點(diǎn)可存有一張表格表示為該節(jié)點(diǎn)的鎖閉信息，即為預(yù)計(jì)列車到達(dá)的時(shí)刻和預(yù)計(jì)離開(kāi)占用的時(shí)刻，再加上自己?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的時(shí)間和防護(hù)時(shí)間，該時(shí)間段即為該列車的預(yù)定MA鎖閉時(shí)間信息。該鎖閉信息是在與列車周期通信中不斷更新的，且在周期刷新后告知所有預(yù)計(jì)通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的列車，以保證在該節(jié)點(diǎn)上算法的局部效率最高。圖7為道岔節(jié)點(diǎn)在此功能下的工作流程圖。

圖7 道岔節(jié)點(diǎn)工作流程圖

4.3.2 列車節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

列車在地面節(jié)點(diǎn)與前方同一路徑上列車節(jié)點(diǎn)通信后可得知每一條可達(dá)路徑的各方面信息（包括每條路徑的長(zhǎng)度，可通行的最大速度，限速的長(zhǎng)度和最大速度，根據(jù)前方列車的位置、速度等）實(shí)現(xiàn)CPS環(huán)境下列車MA的智能動(dòng)態(tài)規(guī)劃。該規(guī)劃?rùn)C(jī)制是利用一種綜合評(píng)價(jià)機(jī)制，在選擇一條效率最高的路徑的基礎(chǔ)上將MA進(jìn)行智能規(guī)劃，以達(dá)到列車通行效率的極大化。圖8為列車節(jié)點(diǎn)的智能動(dòng)態(tài)規(guī)劃MA流程圖。

本CPS中列車節(jié)點(diǎn)在車地安全通信的基礎(chǔ)上達(dá)到動(dòng)態(tài)智能規(guī)劃的方法是采用一種符合CPS分布式軌道交通環(huán)境下的路徑評(píng)估算法。該算法是結(jié)合改進(jìn)的Dijkstra算法和權(quán)值排序優(yōu)化策略的評(píng)估算法。在權(quán)值排序優(yōu)化算法中加以分層和算法改進(jìn)，結(jié)合Dijkstra算法對(duì)預(yù)計(jì)路徑局部最優(yōu)解從而綜合得出列車在進(jìn)入車站時(shí)的局部最優(yōu)路徑。而在每列車都利用局部最優(yōu)路徑時(shí)就可以得到本車站CPS環(huán)境下的全局最優(yōu)解，以最小化加權(quán)延遲總和（Total Weighted Tardiness，TWT）為優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)［9］。從而可以在列車運(yùn)營(yíng)密度較大時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大運(yùn)行效率，節(jié)約運(yùn)行成本。此外，列車可以實(shí)時(shí)與前方車站的地面節(jié)點(diǎn)協(xié)同通信，得知與本CPS相關(guān)的信息，以達(dá)到在前方出現(xiàn)突發(fā)情況（設(shè)備故障或突發(fā)險(xiǎn)情）時(shí)可以動(dòng)態(tài)改變路徑，保障列車順利運(yùn)行，全力避免事故損失，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)率。

圖8 列車智能動(dòng)態(tài)規(guī)劃MA流程圖

5 性能評(píng)估

5.1 可拓展性

現(xiàn)有的車站列車信號(hào)控制系統(tǒng)由車站聯(lián)鎖、列控中心、LEU（軌旁電子單元）集中監(jiān)控中心、臨時(shí)限速服務(wù)器等許多設(shè)備組成。而在站場(chǎng)的改建過(guò)程中，不僅要對(duì)底層的物理設(shè)備進(jìn)行更改，更需要對(duì)各個(gè)列車信號(hào)控制設(shè)備軟件及硬件進(jìn)行升級(jí)更新。這是一個(gè)十分復(fù)雜的工作，往往需要消耗大量的人力和物力。

在本CPS環(huán)境下的列車信號(hào)控制系統(tǒng)屬于分布式的控制系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以單獨(dú)工作和協(xié)同工作。在改建站場(chǎng)的過(guò)程中只需要增加必要的節(jié)點(diǎn)，并配置其物理位置和連通性（即配置其上下游節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈表），最后更新集中監(jiān)控設(shè)備即可。另外，在應(yīng)用到新建站場(chǎng)中，本系統(tǒng)擁有更多的便捷性，將鏈表配置好的節(jié)點(diǎn)直接接入車站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中即可。

由此可見(jiàn)，本CPS環(huán)境下的列車信號(hào)控制系統(tǒng)在可拓展性上擁有優(yōu)勢(shì)。

5.2 靈活性

在列車信號(hào)控制系統(tǒng)中，靈活性可以從列車的智能動(dòng)態(tài)路徑選擇過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)。現(xiàn)有的CBTC系統(tǒng)中列車的行進(jìn)路線由聯(lián)鎖來(lái)完成，而這其中的路線都是提前定義好的進(jìn)路，在靈活性上不能做到智能動(dòng)態(tài)選擇最佳路徑。而本CPS環(huán)境下的列車信號(hào)控制系統(tǒng)在列車節(jié)點(diǎn)端可以根據(jù)前方線路情況和列車情況動(dòng)態(tài)地智能選擇最佳路徑。并且，在臨時(shí)事故發(fā)生的情況下后方列車可以快速感知從而決定可更換更具效率的路徑，從而增加系統(tǒng)的靈活性。

由此可見(jiàn)，CPS環(huán)境下的列車信號(hào)控制系統(tǒng)更具靈活性。

5.3 魯棒性

對(duì)于系統(tǒng)魯棒性，本文利用系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)有一定概率出現(xiàn)故障的情況下的系統(tǒng)運(yùn)行效率來(lái)進(jìn)行比對(duì)。因此，在仿真前需要對(duì)軌道交通系統(tǒng)進(jìn)行假設(shè)：列車在運(yùn)行過(guò)程中，前方的道岔節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生故障的概率為1%（為了使CPS環(huán)境下和傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量一致，假設(shè)信號(hào)機(jī)節(jié)點(diǎn)不會(huì)發(fā)生故障），在發(fā)生故障的情況下，必須要修理的時(shí)間Tfix為120 min；可繞行時(shí)增加的時(shí)長(zhǎng)Tadd為2 min。在上述條件下，本文選取了兩個(gè)復(fù)雜度不同的車站進(jìn)行仿真，得到了兩種信號(hào)控制系統(tǒng)在可能發(fā)生故障情況下的平均晚點(diǎn)時(shí)間，如圖9所示。

圖9 兩種列車信號(hào)控制系統(tǒng)在可能故障情況下的平均晚點(diǎn)值

在傳統(tǒng)的列車信號(hào)控制系統(tǒng)中，列車在遇到前方道岔出現(xiàn)故障的情況下，一般都是采取停車操作，等待人工調(diào)度或者檢測(cè)維修。而本CPS環(huán)境下的列車信號(hào)控制系統(tǒng)會(huì)由列車節(jié)點(diǎn)智能動(dòng)態(tài)地規(guī)劃運(yùn)行路徑，減少節(jié)點(diǎn)故障對(duì)列車運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的影響，這就是CPS環(huán)境下的系統(tǒng)在魯棒性下的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。因本次比較沒(méi)有考慮信號(hào)機(jī)等其他信號(hào)設(shè)備的故障情況，故在真實(shí)環(huán)境中，分布式信號(hào)控制系統(tǒng)的有效性更高。另外從圖9還可以看出，在較大的車站，存在較多道岔節(jié)點(diǎn)的情況下，CPS環(huán)境下列車信號(hào)系統(tǒng)的魯棒性較傳統(tǒng)系統(tǒng)更加優(yōu)越。

6 結(jié)語(yǔ)

如今集中式控制設(shè)備廣泛運(yùn)用于軌道交通控制系統(tǒng)中，但它極大地限制了設(shè)備的拓展性和系統(tǒng)的魯棒性。本文提出的利用CPS的特性結(jié)合軌道交通的特點(diǎn)，將各個(gè)設(shè)備簡(jiǎn)化為不同類型的節(jié)點(diǎn)，且將節(jié)點(diǎn)分為自治層、信息層、協(xié)同層三層，致使本系統(tǒng)的功能劃分更加清晰，可以更好地確保安全控制。此外，本CPS分布式控制系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)既相互獨(dú)立又在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中協(xié)同控制，可以達(dá)到高可拓展性和強(qiáng)魯棒性。而且，CPS環(huán)境下的分布式軌道交通控制系統(tǒng)還可使列車在運(yùn)行壓力大的情況下進(jìn)一步提高運(yùn)行效率。因此，該系統(tǒng)必將成為未來(lái)軌道交通控制系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。同時(shí)這種CPS分布式控制系統(tǒng)還可以推廣運(yùn)用在生活生產(chǎn)的其他場(chǎng)景中，并帶來(lái)魯棒性、靈活性和可拓展性的提高。

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